UHVDC接地极线路短路阻抗特性及阻抗监视系统死区研究

针对现有特高压直流接地极线路阻抗监视系统（简称阻抗监视系统）存在的拒动问题,从理论上推导了接地极线路在不同短路故障条件下的故障阻抗表达式,并验证了理论推导的正确性。在获得故障阻抗表达式的基础上,考虑不同过渡电阻、故障距离和接地极线路长度的影响,研究了接地极线路故障阻抗和正常运行时阻抗的差异规律,分析了阻抗监视系统在不同故障条件下的适应性,阐述了阻抗监视系统的拒动机理。研究结果表明,现有阻抗监视系统存在保护死区,难以正确反映高阻、远距离故障,特别是当接地极线路的长度为注入信号线模半波长的整数倍时,若单回线故障距离为注入信号四分之一线模波长的奇数倍时,阻抗监视系统将发生拒动。     

高压直流接地极线路断线故障高频阻抗特性及阻抗监视系统适应性

基于输电线路分布式参数模型,对高压直流输电系统接地极线路断线故障下高频阻抗特性进行推导和分析。研究发现,当接地极线路长度超过高频注入信号半波长时,一旦接地极线路出现双回断线故障,首端高频测量阻抗的虚部将随故障距离呈周期性变化,但变化量超过正常运行时的阻抗值;当线路长度与注入信号半波长的整数倍接近时,线路某些特定位置发生单回断线故障,测量高频阻抗与正常运行时几乎相等,阻抗监视系统存在明显死区。为了提升阻抗监视策略的可靠性,提出了一种高频注入信号频率优化选择策略,基于线路实测参数,选择注入信号频率,消除保护策略死区。根据某实际 ±800 kV/8 000 MW特高压直流系统参数,搭建PSCAD电磁暂态仿真模型,仿真算例验证了分析及结论的有效性。     

直流输电系统接地极线路故障研究

天广、高肇和兴安等由德国Siemens公司设计的直流输电系统中为例,首先简介了所设置的接地极线路故障相关保护及运行实例,然后从理论上分析了单极大地运行方式下接地极线路发生接地故障和断线故障时各特征量的变化特点,并通过RTDS实时仿真系统进行了验证;接着根据这些特点,提出了可以准确判明故障类型的改进措施,确保准确检测接地极线路接地故障,并通过启动线路故障重启动功能,提高直流输电系统运行的可靠性.     

接地极线路阻抗监视装置在天广直流输电工程中的应用

接地极线路作为高压直流输电工程的重要组成部分,直接影响高压直流系统的可靠性,接地极线路故障的检测技术值得深入探讨。分析了±500 kV天广直流工程中接地极线路阻抗监视系统的原理特点以及构成。应用表明:国产的接地极线路阻抗监视器在天生桥换流站能正确检测出接地极线路故障,人机界面友好,维护简单。高压直流输电工程的接地极线路的故障检测不再依赖国外。     

基于高频测量阻抗幅相特性的接地极双回跨线故障测距方法

接地极线路阻抗监视系统测得的高频测量阻抗具有显著的非线性变化特征,不能直接用于故障测距,文章分析了高频测量阻抗的幅值和相角随故障距离的变化特征,基于故障情况下测量阻抗变化量的幅值和相角周期特性,构建了幅值–相角数值表,实现对故障区段的判定。在此基础上,根据短区段相角值的近似线性单调特性,提出了基于区段边界相角值的故障测距方法,实现了基于接地极线路高频测量阻抗幅值–相角特性的双回线故障测距。仿真验证了所提测距方法在多种工况下的有效性和准确性,能够显著降低高压直流输电系统接地极线路的故障检修难度。     

基于高频测量阻抗幅相特性的接地极双回跨线故障测距方法EI北大核心CSCD

接地极线路阻抗监视系统测得的高频测量阻抗具有显著的非线性变化特征,不能直接用于故障测距,文章分析了高频测量阻抗的幅值和相角随故障距离的变化特征,基于故障情况下测量阻抗变化量的幅值和相角周期特性,构建了幅值–相角数值表,实现对故障区段的判定。在此基础上,根据短区段相角值的近似线性单调特性,提出了基于区段边界相角值的故障测距方法,实现了基于接地极线路高频测量阻抗幅值–相角特性的双回线故障测距。仿真验证了所提测距方法在多种工况下的有效性和准确性,能够显著降低高压直流输电系统接地极线路的故障检修难度。     

高压直流输电工程接地极线路典型故障分析

高压直流输电系统的故障主要发生在高压侧输电线路、阀塔、阀冷却系统、换流变等设备上,接地极线路为直接接地系统,通常按照35kV线路绝缘水平设计,故障率较低,但是接地极线路一旦遭雷击,形成击穿拉弧点,由于难以形成电流过流点,将难以熄弧,长期运行将对线路设备造成破环。     

特高压直流接地极线路绝缘配合研究

针对特高压直流接地极线路的绝缘配合问题,首先对目前接地极线路的绝缘配合原则进行了介绍,然后对接地极线路的操作过电压水平进行了计算,并通过对线路绝缘水平、操作过电压水平以及换流站保护水平的综合分析,提出了接地极线路绝缘水平的选取原则。通过试验得到了不同招弧角间隙的50%操作冲击击穿电压值,并对不同位置绝缘击穿时招弧角间隙的直流续流进行了计算,根据试验和计算结果,综合考虑绝缘水平和熄弧能力的要求,提出了接地极线路绝缘配置的选取方法。最后,给出了接地极线路差异化绝缘配置的思路。     

一种快速切除HVDC输电系统接地极线路接地故障的方案

兴安直流输电系统逆变侧接地极线路与直流线路同杆并架敷设.在直流线路遭雷击后,接地极线路因感应过电压继发接地故障,在高压直流(HVDC)输电系统单极故障重启不成功的条件下,两回并行的接地极线路不平衡电流保护动作,导致直流输电系统双极闭锁.为了彻底消除接地极线路故障导致的HVDC输电系统闭锁现象,提出在换流站接地极线路出口处装设直流断路器灭弧的方案,并相应调整了接地极线路的控制和保护策略.     

基于馈线零序阻抗特性的谐振接地故障选线方法

谐振接地配电网发生单相接地故障后,健全线路的零序阻抗在最小串联谐振频率以下的各频段呈电容特性;故障线路的零序阻抗在高频段呈电容特性,在低频段呈电感特性。依据这一现象,提出一种基于馈线零序阻抗特性的故障选线方法。通过低通和带通数字滤波器提取母线零序电压和各馈线零序电流的高频分量和低频分量,并分别对母线零序电压的高频分量和低频分量求导。由于容性线路的电压导数与电流的比值为定值,故母线零序电压导数与健全线路零序电流的比值在高频段与低频段相等,其实际差值近似为0;母线零序电压导数与故障线路零序电流的比值在高频段与低频段不等,其差值较大,据此构成故障选线判据。理论分析和仿真结果表明,该方法选线准确、可靠且适应性强。     

发电机转子接地故障监测系统研制和开发

近年来,由于制造质量及管理不完善等原因,不同性质的发电机事故时有发生,给电厂和电网造成了较大的经济损失。为提高现有发电机监测系统对转子接地故障的识别能力,同时给出故障危险程度的信息,提出一种新的发电机转子接地故障检测原理,并开发出相应的“发电机转子接地故障监测装置”。该装置能够在线监测发电机转子绕组的绝缘情况,判断发电机转子绕组是否发生一点接地故障和两点接地故障,确定故障位置,并能够直观地显示故障的危险程度,同时给出发电机跳闸的判据,现场测试结果验证了该系统的可行性。     

直流接地极结合均流系统的计算模型与求解

当接地极址范围较小时,接地极的设计往往难以达到设计指标的要求,而均流系统在理论上是一种能够提高接地极性能的新技术。分析了直流接地极的可行性因子,并在此基础上研究了直流接地极结合均流系统的计算模型,该模型不仅适用于常规接地极,而且对多换流站共用接地极也具有通用性。通过求解该模型,可找出优化的均流电阻组合方案,使接地极的性能得到优化。仿真算例验证了该方法的正确性以及对极址利用的充分性,在该算例中结合均流系统后的接地极跨步电压减小了21%。     

特高压直流输电系统接地极引线阻抗监视策略

为提升特高压直流输电系统接地极引线的故障识别性能,提出一种新的接地极引线阻抗监视策略。对输电线路的全频带阻抗—距离特性进行了理论分析,以此为基础提出了基于高频信号注入的接地极引线阻抗监视策略,并给出了注入信号频率选择原则及故障告警判据。研究表明:若接地极引线长度超过注入信号的1/2波长,金属性接地故障时,阻抗监视装置测量阻抗的虚部随故障距离呈周期性变化,加大了判据整定的难度。因此注入信号频率的选择应保证金属性故障时,线路阻抗随故障距离的增加而单调变化,同时最大的故障阻抗模值应小于线路正常运行时的阻抗,且留有一定裕度。PSCAD仿真验证了该策略的有效性。     

Measured Impedance and Threshold Value of Electrode Line Impedance Supervision Based Protection in HVDC Transmission System

At present, electrode line impedance supervision(ELIS) based protection is widely used to detect faults on grounding electrode lines, which are indispensable elements of high-voltage direct current(HVDC) systems. The existing theoretical analysis of measured impedance is based on lumped line model and the threshold value is generally set according to engineering experience, which have caused the dead zone problem and even accidents. Therefore, a study on measured impedance of ELIS-based protecti...     

直流输电系统共用接地极的暂态接地性能分析

针对直流输电系统共用接地极的几种故障类型,对入地电流的暂态过程进行频谱分析,总结出共用接地极入地电流暂态过程频谱低于200 Hz的特点。基于此特点进一步分析共用接地极在入地电流暂态过程中的响应,得出如下结论：暂态响应的波形近似等同于入地电流的波形,暂态响应峰值与稳态响应的比值,即为暂态电流峰值相对于系统额定电流的比值。结合接地极设计的重要指标--跨步电压的标准,可得出如下结论：对共用接地极的设计可不必考虑故障时入地电流的暂态过程对周围环境的影响。     

小电流接地选线装置性能评价方法研究

我国6～35 kV配电网普遍采用小电流接地方式,小电流接地选线装置是确保配电网可靠安全运行的关键设备,其性能检测与评价方法对确保产品的科学选型和质量改进至关重要。考虑选线装置性能的主要评价标准,量化各指标的重要程度;研究各指标的主要影响因素,分析这些因素在实际运行中的发生概率,量化各因素对指标的影响程度,构建性能评价方案。该评价方案能够直观全面地对设备性能进行评价,为设计部门和运行单位的设备选型及选线装置安全运行提供技术依据和保证。     

一种适于高阻接地短路的故障测距新算法

提出了一种适用于高阻接地故障的故障测距新算法。该算法基于微分方程描述的线路数学模型,利用单端信息对高压输电线路进行故障测距,保留了解微分方程算法的简单可靠,现实可行,不必滤除衰减直流分量、不受电网频率波动的影响等优点,同时,消除了过滤电阻的影响,克服了传统解微分方程法中,在经高阻接地故障时测距误差过大的缺点,为检验算法的精度,进行了大量的ＥＭＴＰ数字仿真实验。仿真结果表明,算法原理正确并具有较高的